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産総研、曲げられる透明導電フィルムを開発

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産業技術総合研究所は、基材フィルム上にカーボンナノチューブ(CNT)インクを塗布または印刷して作製できる、高い透過率と導電性を持つ透明導電フィルムを開発した。このCNT透明導電フィルムは、真空や高温プロセスを必要とせず、省資源、省エネ、かつ室温で成膜できる溶液プロセスで作製できる。また、CNT特有の屈曲性や密着性により、耐屈曲性、耐衝撃性に優れ、折りたたむことができる。

今後、CNT透明導電フィルムの導電率、透明性をさらに向上させ、スクリーン印刷法による大面積パターニングなどによって、タッチパネルだけではなく、太陽電池、有機ELディスプレイなどの幅広い用途開発を目指す。また、共同研究企業を募集し、製品化に向けた課題に対する検討を行っていく。

現在、モバイル情報端末やタッチパネル式PCには、透明電極フィルムとして主に酸化インジウムスズ(ITO)膜が使用されている。しかしITO膜は、入力動作の繰り返しによって微小な割れが生じやすく、曲げにも弱いこと、また、ITO膜の製造に必要な蒸着などの真空プロセスは多大な設備投資を必要とし大面積化が困難であること、さらに、希少金属であるインジウムを用いていることなどの課題を抱える。このため、これらを解決できる代替透明導電材料が求められている。

今回、CNTの量産、高品質化、直径の精密制御などが可能なeDIPS法(直噴熱分解合成法を改良した合成法)により作製した高品質の単層カーボンナノチューブ(SWNT)を用いて、新たに成膜性に優れ、高濃度・高粘度のCNTインクを開発した。SWNTは、グラファイト(炭素からなる鉱物)のシート1枚を筒状に丸めた構造の直径0.4 nm~数nmのチューブ状物質。

このCNTインクを基材(ガラス、PETなど)上に垂らし、ブレードを自動装置により一定速度で動かして透明導電フィルムを成膜した。基板とブレードの距離を変えることで膜厚を容易に制御できる。今回開発した作製法は、室温、大気中で製膜できる溶液プロセスであるため、(1)ロール・ツー・ロール法による大面積化、量産化、(2)ナノメートルレベルの膜厚制御、(3)多層積層、(4)スクリーン印刷法によるパターン印刷が可能で、製造工程における設備投資を抑えることができる。

(※全文:1,724文字 画像:あり 参考リンク:あり)

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